JP2002005584A - 熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ごみ焼却炉から排出される排ガスとごみ焼却
炉へ供給される燃焼用の空気とを熱交換する熱交換器で
あって、熱交換器自体のコンパクト化を図ると共に、腐
食部分の補修を容易にしてメンテナンス費の低減を図れ
るようにする。 【解決手段】 複数枚のプレートを一定の間隔を空けて
並設して排ガスＧと空気Ａの通路を交互に形成したプレ
ート群５をケーシング４内に配設して成るプレート式熱
交換器２と、プレート式熱交換器２に連通状に接続さ
れ、複数本の伝熱管７をケーシング６内に配設して成る
管式熱交換器３とから構成した熱交換器であって、前記
管式熱交換器３側に空気入口１２ａを形成すると共に、
プレート式熱交換器２側に空気出口８ａを形成し、プレ
ート式熱交換器２と管式熱交換器３との間に、管式熱交
換器３により加熱された空気Ａをプレート式熱交換器２
へ導く連絡通路１５ａを形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主に都市ごみや産
業廃棄物等を焼却処理するごみ焼却炉の排ガスのガス通
路（煙道）に介設されるものであり、ごみ焼却炉から排
出される高温の排ガスから熱を回収してごみ焼却炉へ供
給される燃焼用空気を加熱する熱交換器の改良に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ごみ焼却炉から排出される排ガ
スの熱を利用する手段として、ごみ焼却炉から排出され
る排ガスとごみ焼却炉へ供給される燃焼用空気とを熱交
換する熱交換器（排ガス−空気熱交換器）が広く利用さ
れている。この熱交換器を使用することによって、排ガ
スの熱損失の減少、熱効率の向上、ごみ焼却炉の燃焼率
の増加等を図ることができるようになっている。

【０００３】図３は従来の熱交換器を用いたごみ焼却設
備の概略系統図を示すものであり、当該ごみ焼却設備
は、炉内の上部にガス冷却室２０ａを形成したストーカ
式ごみ焼却炉２０と、ごみ焼却炉２０の排ガスのガス通
路２１（煙道）に介設された熱交換器２２と、熱交換器
２２に接続された集塵器２３と、集塵器２３に接続され
た誘引通風機２４と、誘引通風機２４に接続された煙突
２５等から構成されている。

【０００４】而して、ごみ焼却炉２０に投入されたごみ
は、炉内で燃焼して灰となり、減量化及び減容化されて
炉外へ排出される。又、炉内には、ごみの燃焼により高
温の燃焼排ガスＧが発生する。この高温の燃焼排ガスＧ
は、ごみ焼却炉２０内のガス冷却室２０ａで所定の温度
に下げられてから熱交換器２２へ流入し、ここで押込み
送風機（図示省略）から熱交換器２２へ送り込まれたご
み焼却炉２０の燃焼用空気と熱交換して燃焼用空気を加
熱した後、集塵器２３及び誘引通風機２４を経て低温の
クリーンガスとなって煙突２５から大気中に放出されて
いる。一方、熱交換器２２で加熱された燃焼用空気は、
ごみ焼却炉２０へ供給されて燃焼に利用されている。従
って、ごみ焼却炉２０に於いては、ごみの焼却に必要な
燃料の節約、燃焼時間の短縮、燃焼効率増加による過剰
空気の減少等を図れるようになっている。

【０００５】ところで、ごみ焼却炉２０の排ガスのガス
通路２１（煙道）に介設される熱交換器２２には、従来
から管式熱交換器又はプレート式熱交換器が広く使用さ
れている。即ち、管式熱交換器は、排ガスのガス通路２
１に介設したケーシング内に複数本の鋼管製の伝熱管を
配設したものであり、伝熱管内を流れる排ガスＧ（又は
空気）とケーシング内を流れる燃焼用空気（又は排ガ
ス）とが伝熱管を介して熱交換され、排ガスＧの保有す
る熱エネルギーが低温の空気側へ与えられるようになっ
ている。又、プレート式熱交換器は、排ガスのガス通路
２１に介設したケーシング内に、複数枚の鋼板製のプレ
ートを一定の間隔を空けて並設して内部に排ガス通路と
空気通路を交互に形成して成るプレート群を配設したも
のであり、ケーシング内に流入した排ガスＧをプレート
群の排ガス通路に流すと共に、プレート群の空気通路に
燃焼用空気を流すことによって、排ガス通路を通る排ガ
スＧと空気通路を通る空気とがプレートを介して熱交換
され、排ガスＧの保有する熱エネルギーが低温の空気側
へ与えられるようになっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、ごみ焼却炉
２０に用いる熱交換器２２に於いては、ごみ焼却炉２０
から排出される排ガスＧ中にＨＣｌやＳＯｘ等の腐食成
分が含有されている為、伝熱管又はプレートの表面温度
が１４０℃程度以下となると、排ガスＧ中の腐食成分が
伝熱管やプレートの表面に結露して低温腐食を引き起こ
すと云う問題があった。特に、この低温腐食は、空気の
温度が常温に近い熱交換器２２の空気の入口部分で多く
発生している。尚、熱交換器２２の全伝熱面を腐食温度
以上に保持して低温腐食を防止することも考えられる
が、熱交換器２２の構造上、全伝熱面を低温腐食温度以
上に保持することが困難な場合がある。

【０００７】従って、従来の熱交換器２２に於いては、
熱交換器２２に低温腐食が発生した場合には、腐食した
伝熱管やプレート等を新しいものに取り替えていた。と
ころで、前記管式熱交換器は、伝熱管を補修する際に伝
熱管を一本一本取り替えることができる為、補修が簡単
且つ容易であり、メンテナンスの費用も余り掛からない
と云う利点がある。しかし、管式熱交換器は、構造的に
機器自体が大型であり、設置スペースや建築コスト、設
備コストが増大すると云う別の問題があった。一方、プ
レート式熱交換器は、管式熱交換器に比較して機器自体
がコンパクトになる反面、プレート群が一体的に形成さ
れている為に伝熱面となるプレートを一枚ずつ取り替え
るのが困難であり、補修時にはプレート群全体を取り替
える必要があり、メンテナンスの費用が増大すると云う
問題があった。

【０００８】本発明は、このような問題点に鑑みて為さ
れたものであり、その目的はプレート式熱交換器と管式
熱交換器とを組み合わせて熱交換器自体のコンパクト化
を図ると共に、腐食部分の補修を容易にしてメンテナン
ス費の低減を図れるようにした熱交換器を提供すること
にある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する為
に、本発明の請求項１の発明は、複数枚のプレートを一
定の間隔を空けて並設して排ガスと空気の通路を交互に
形成したプレート群をケーシング内に配設して成るプレ
ート式熱交換器と、プレート式熱交換器に連通状に接続
され、複数本の伝熱管をケーシング内に配設して成る管
式熱交換器とから構成した熱交換器であって、前記管式
熱交換器側に空気入口を形成すると共に、プレート式熱
交換器側に空気出口を形成し、プレート式熱交換器と管
式熱交換器との間に、管式熱交換器内で加熱された空気
をプレート式熱交換器へ導く連絡通路を形成したことに
特徴がある。

【００１０】本発明の請求項２の発明は、プレート式熱
交換器のプレート群と管式熱交換器の伝熱管群との間に
メンテナンス用の空間を形成したことに特徴がある。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。図１及び図２は本発明の実
施の形態に係る熱交換器１の一例を示すものであり、当
該熱交換器１は、プレート式熱交換器２と管式熱交換器
３とを組み合わせたものであり、伝熱面の温度が低温腐
食を引き起こす略１４０℃以下になる可能性のある部分
のみを管式熱交換器３の構造とし、それ以外の部分をプ
レート式熱交換器２の構造としたものである。尚、この
熱交換器１は、ごみ焼却炉の排ガスＧのガス通路に介設
されており、プレート式熱交換器２がガス通路の上流側
に接続されていると共に、管式熱交換器３がガス通路の
下流側に接続されている。

【００１２】前記熱交換器１は、ケーシング４内に排ガ
ス通路と空気通路を交互に形成して成るプレート群５を
配設したプレート式熱交換器２と、同じくケーシング６
内に複数本の伝熱管７を配設した管式熱交換器３とを一
定の間隔を空けて直列状に配置し、両熱交換器２，３を
連通状に接続することにより構成されており、燃焼用の
空気Ａが管式熱交換器３内で排ガスＧにより加熱されて
からプレート式熱交換器２へ流入し、ここで排ガスＧに
より更に加熱されるようになっている。又、この熱交換
器１に於いては、プレート式熱交換器２のプレート群５
と管式熱交換器３の伝熱管７群との間にメンテナンス用
の空間Ｓが形成されている。

【００１３】具体的には、前記プレート式熱交換器２
は、図１及び図２に示す如く、下端部に排ガスＧのガス
通路の上流側に接続される排ガス入口４ａを有する略角
筒状の鋼板製のケーシング４と、ケーシング４内に上下
二段に配設され、複数枚の鋼板製のプレートを一定の間
隔を空けて並設して内部に排ガス通路と空気通路を交互
に分離した状態で形成して成る上下一対のプレート群５
とから構成されており、ケーシング４の排ガス入口４ａ
とプレート群５に形成した排ガス通路とが連通するよう
になっている。又、ケーシング４の両側壁（図２に示す
左右の側壁）の上部には、ケーシング４内に配設した上
段のプレート群５の空気通路に連通する上部開口４ｂが
形成されていると共に、ケーシング４の両側壁の下部に
は、ケーシング４内に配設した下段のプレート群５の空
気通路に連通する下部開口４ｃが形成されている。更
に、ケーシング４の一側壁（図２に示す右側の側壁）の
下部には、空気出口８ａを有する鋼板製の空気導出ダク
ト８がケーシング４の一側壁に形成した下部開口４ｃを
覆うように設けられていると共に、ケーシング４の他側
壁（図２に示す左側の側壁）には、ケーシング４の他側
壁に形成した上部開口４ｂと下部開口４ｃとを連通状に
接続する連通ダクト９が設けられている。

【００１４】一方、管式熱交換器３は、図１及び図２に
示す如く、上端部に排ガスＧのガス通路の下流側に接続
される排ガス出口６ａを有する略角筒状の鋼板製のケー
シング６と、ケーシング６内の中間部位置に配設され、
ケーシング６内の空間を上部空間Ｓ′及び下部空間Ｓ″
に区画する鋼板製の仕切り板１０と、ケーシング６内の
上下位置に気密状に取り付けられた上下一対の管板１１
と、仕切り板１０を貫通して両端部が両管板１１に貫通
状に取り付けられ、排ガスＧが流れる複数本の鋼管製の
伝熱管７とから構成されており、プレート式熱交換器２
からの排ガスＧが伝熱管７内を排ガス出口６ａ側へ向っ
て流れるようになっている。又、ケーシング６の両側壁
（図２に示す左右の側壁）の上部には、ケーシング６内
の上部空間Ｓ′に連通する上部開口６ｂが形成されてい
ると共に、ケーシング６の両側壁の下部には、ケーシン
グ６内の下部空間Ｓ″に連通する下部開口６ｃが形成さ
れている。更に、ケーシング６の一側壁（図２に示す右
側の側壁）の上部には、空気入口１２ａを有する鋼板製
の空気導入ダクト１２がケーシング６の一側壁に形成し
た上部開口６ｂを覆うように設けられていると共に、ケ
ーシング６の他側壁（図２に示す左側の側壁）には、ケ
ーシング６の他側壁に形成した上部開口６ｂと下部開口
６ｃとを連通状に接続する連通ダクト１３が設けられて
いる。

【００１５】そして、前記プレート式熱交換器２と管式
熱交換器３とは、プレート式熱交換器２のプレート群５
と管式熱交換器３の伝熱管７群との間にメンテナンス用
の空間Ｓが形成されるように略角筒状のケーシング１４
により連通状に接続されている。このメンテナンス用の
空間Ｓを形成するケーシング１４は、該ケーシング１４
を両熱交換器２，３のケーシング４，６にボルト・ナッ
ト等の緊締具（図示省略）を介して着脱自在に連結し、
両熱交換器２，３のメンテナンス時に両熱交換器２，３
のケーシング４，６から取り外せるようにしても良く、
或いはケーシング１４を両熱交換器２，３のケーシング
４，６と一体的に形成し、ケーシング１４の一部分を開
閉可能若しくは取り外し可能に構成し、メンテナンス時
にケーシング１４の一部を開放若しくは取り外せるよう
にしても良い。又、熱交換器１の各ケーシング４，６，
１４の一側壁（図２に示す右側の側壁）には、プレート
式熱交換器２のケーシング４の上部に形成した上部開口
４ｂと管式熱交換器３のケーシング６の下部に形成した
下部開口６ｃとを連通状に接続する連絡通路１５ａを形
成した連絡ダクト１５が設けられており、管式熱交換器
３内で加熱された空気Ａをプレート式熱交換器２へ導け
るようになっている。

【００１６】而して、上述した熱交換器１に於いて、ご
み焼却炉から排出された排ガスＧは、ガス通路を通って
プレート式熱交換器２の排ガス入口４ａから内部に流入
し、プレート式熱交換器２のプレート群５の排ガス通
路、メンテナンス用の空間Ｓ、管式熱交換器３の各伝熱
管７内を通って管式熱交換器３の排ガス出口６ａから排
出される。

【００１７】一方、押込み送風機（図示省略）により送
られて来たごみ焼却炉の燃焼用の空気Ａ（低温空気）
は、管式熱交換器３の空気導入ダクト１２に形成した空
気入口１２ａからケーシング６の上部開口６ｂを経てケ
ーシング６内に流入し、ケーシング６内の上部空間Ｓ′
に位置する伝熱管７の間、ケーシング６の上部開口６
ｂ、連通ダクト１３、ケーシング６の下部開口６ｃ、ケ
ーシング６内の下部空間Ｓ″に位置する伝熱管７の間を
通ってケーシング６の下部開口６ｃから排出される。こ
の間、ケーシング６内の各伝熱管７の間を流れる燃焼用
の空気Ａは、伝熱管７内を流れる排ガスＧと熱交換され
て加熱される。又、管式熱交換器３内で排ガスＧにより
加熱された空気Ａは、連絡通路１５ａを通ってプレート
式熱交換器２のケーシング４の上部開口４ｂからケーシ
ング４内に流入し、上段のプレート群５の空気通路、ケ
ーシング４の上部開口４ｂ、連通ダクト９、ケーシング
４の下部開口４ｃ、下段のプレート群５の空気通路、ケ
ーシング４の下部開口４ｃを通って空気導出ダクト８に
形成した空気出口８ａから排出される。この間、プレー
ト群５の空気通路内を流れる燃焼用の空気Ａは、プレー
ト群５の排ガス通路内を流れる排ガスＧと熱交換されて
更に加熱される。

【００１８】ところで、前記熱交換器１に於いては、プ
レート式熱交換器２と管式熱交換器３を組み合わせ、低
温の燃焼用の空気Ａを管式熱交換器３へ流入させてから
プレート式熱交換器２へ導くようにしている為、管式熱
交換器３の空気Ａの入口部分で温度が低くなって伝熱管
７が低温腐食を引き起こすが、プレート式熱交換器２に
は、管式熱交換器３内で加熱された空気Ａが流入する為
にプレート群５が低温腐食を引き起こすと云うことがな
い。このように、この熱交換器１は、補修が容易で且つ
部分補修を行える管式熱交換器３のみに低温腐食が発生
する為、熱交換器１に低温腐食が発生して部品を新しい
ものと取り替える場合でも、部品全体を取り替える必要
がなく、管式熱交換器３の腐食した伝熱管７のみを取り
替えるだけで良い。その結果、従来のプレート式熱交換
器２のように部品全体を交換する場合に比較して安価に
且つ容易に交換することができ、メンテナンス費を大幅
に節約することができると共に、補修も極めて簡単且つ
容易に行える。又、この熱交換器１は、プレート式熱交
換器２と管式熱交換器３との間にメンテナンス用の空間
Ｓを形成し、このメンテナンス用の空間Ｓからプレート
式熱交換器２や管式熱交換器３の補修・点検等を行える
ようにしている為、メンテナンスをより一層簡単且つ容
易に行える。更に、この熱交換器１は、プレート式熱交
換器２と管式熱交換器３とを組み合わせた構造となって
いる為、同一能力を有する管式熱交換器３に比較して機
器自体の小型化を図れる。その結果、設置スペースを少
なくできると共に、建設コストや設備コストの低減を図
れる。

【００１９】尚、上記実施の形態に於いては、プレート
式熱交換器２のプレート群５を鋼板により、又、管式熱
交換器３の伝熱管７を鋼管により夫々形成するようにし
たが、他の実施の形態に於いては、プレート群５及び伝
熱管７を耐食性・耐熱性に優れたステンレス鋼により形
成するようにしても良い。

【００２０】上記実施の形態に於いては、プレート式熱
交換器２をガス通路の上流側に、又、管式熱交換器３を
ガス通路の下流側に夫々接続し、排ガスＧをプレート式
熱交換器２側から管式熱交換器３側へ流すようにした
が、他の実施の形態に於いては、管式熱交換器３を排ガ
スＧのガス通路の上流側に、又、プレート式熱交換器２
をガス通路の下流側に夫々接続し、排ガスＧを管式熱交
換器３側からプレート式熱交換器２側へ流すようにして
も良い。

【００２１】上記実施の形態に於いては、管式熱交換器
３の伝熱管７内に排ガスＧを流して伝熱管７の間を流れ
る燃焼用の空気Ａを加熱するようにしたが、他の実施の
形態に於いては、伝熱管７内に燃焼用の空気Ａを流して
伝熱管７の間を流れる排ガスＧにより伝熱管７内の空気
Ａを加熱するようにしても良い。

【００２２】

【発明の効果】上述の通り、本発明の熱交換器は、プレ
ート式熱交換器と管式熱交換器を組み合わせ、低温の燃
焼用の空気を管式熱交換器へ流入させて排ガスにより加
熱し、この加熱した空気を管式熱交換器からプレート式
熱交換器へ導く構成としている為、管式熱交換器のみに
低温腐食が発生し、プレート式熱交換器には低温腐食が
発生しないことになる。即ち、本発明の熱交換器は、低
温腐食が発生して部品を新しいものと取り替える場合で
も、部品全体を取り替える必要がなく、管式熱交換器の
腐食した伝熱管のみを取り替えるだけで良い。その結
果、従来のプレート式熱交換器のように部品全体を交換
する場合に比較して安価に且つ容易に交換することがで
き、メンテナンス費を大幅に節約することができると共
に、補修も極めて容易に行える。又、本発明の熱交換器
は、プレート式熱交換器と管式熱交換器との間にメンテ
ナンス用の空間を形成する構成としている為、このメン
テナンス用の空間からプレート式熱交換器や管式熱交換
器の補修・点検等を行え、メンテナンスをより一層簡単
且つ容易に行える。更に、本発明の熱交換器は、プレー
ト式熱交換器と管式熱交換器とを組み合わせた構造とな
っている為、同一能力を有する管式熱交換器に比較して
機器自体の小型化を図れる。その結果、設置スペースを
少なくできると共に、建設コストや設備コストの低減を
図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る熱交換器の概略斜視
図である。

【図２】同じく熱交換器の概略縦断面図である。

【図３】従来の熱交換器を用いたごみ焼却設備の概略系
統図である。

【符号の簡単な説明】

１は熱交換器、２はプレート式熱交換器、３は管式熱交
換器、４はプレート式熱交換器のケーシング、５はプレ
ート群、６は管式熱交換器のケーシング、７は伝熱管、
８ａは空気出口、１２ａは空気出口、１５ａは連絡通
路、Ａは空気、Ｇは排ガス、Ｓはメンテナンス用の空
間。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数枚のプレートを一定の間隔を空けて
   並設して排ガスと空気の通路を交互に形成したプレート
   群をケーシング内に配設して成るプレート式熱交換器
   と、プレート式熱交換器に連通状に接続され、複数本の
   伝熱管をケーシング内に配設して成る管式熱交換器とか
   ら構成した熱交換器であって、前記管式熱交換器側に空
   気入口を形成すると共に、プレート式熱交換器側に空気
   出口を形成し、プレート式熱交換器と管式熱交換器との
   間に、管式熱交換器内で加熱された空気をプレート式熱
   交換器へ導く連絡通路を形成したことを特徴とする熱交
   換器。
2. 【請求項２】 プレート式熱交換器のプレート群と管式
   熱交換器の伝熱管群との間にメンテナンス用の空間を形
   成したことを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。